โคปิโอโทรฟ
โคปิโอโทรฟคือสิ่งมีชีวิตที่พบในสภาพแวดล้อมที่มีสารอาหาร อุดมสมบูรณ์ โดยเฉพาะคาร์บอนพวกมันเป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับโอลิโกโทรฟซึ่งอยู่รอดได้ในความเข้มข้นของคาร์บอนที่ต่ำกว่ามาก[ 1 ]
สิ่งมีชีวิตโคพิโอโทรฟิกมักเจริญเติบโตใน สภาวะที่มี สารอินทรีย์ สูง ตัวอย่างเช่น สิ่งมีชีวิตโคพิโอโทรฟิกเจริญเติบโตใน บ่อบำบัดน้ำเสีย พวกมันเจริญเติบโตในสภาวะที่มีสารอินทรีย์สูงกว่าโอลิโกโทรฟถึง 100 เท่า เนื่องจากแนวโน้มความเข้มข้นของสารตั้งต้นนี้ โคพิโอโทรฟจึงมักพบในน้ำที่มีสารอาหารอุดมสมบูรณ์ใกล้ชายฝั่งหรือปากแม่น้ำ[ 2 ]
การจำแนกและการระบุตัวตน
ไฟลัมของแบคทีเรียสามารถจำแนกได้เป็น ประเภท ที่ต้องการสารอาหารมาก (copiotrophic ) หรือ ประเภทที่ ต้องการสารอาหารน้อย (oligotrophic)ซึ่งสอดคล้องและกำหนดโครงสร้างการทำงานของชุมชนแบคทีเรียในดิน
ปฏิสัมพันธ์กับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ
ความสัมพันธ์แบบโคพิโอโทรฟิก (copiotrophic) ระหว่างแบคทีเรียโอลิโกโทรฟิก (oligotrophic bacteria) ขึ้นอยู่กับปริมาณความเข้มข้นของสารประกอบคาร์บอนในดิน หากดินมีปริมาณคาร์บอนอินทรีย์มาก ก็จะเอื้อต่อการเจริญเติบโตของแบคทีเรียโคพิโอโทรฟิก
นิเวศวิทยา
แบคทีเรียที่กินมูลพืชเป็นอาหาร (Copiotrophic bacteria) เป็นองค์ประกอบสำคัญในวัฏจักรคาร์บอนในดิน มีความสำคัญอย่างยิ่งในช่วงเวลาที่พืชมีการสังเคราะห์แสงและปล่อยสารประกอบคาร์บอนอย่างง่ายจำนวนมาก เช่นน้ำตาลกรดอะมิโนและกรดอินทรีย์แบคทีเรียที่กินมูลพืชเป็นอาหารยังพบได้ในสิ่งมีชีวิตในทะเลด้วย
ไลฟ์สไตล์
โคปิโอโทรฟมีค่าคงที่ไมเคิลลิส-เมนเทน สูง กว่าโอลิโกโทรฟ [ 3 ] ค่าคงที่นี้มีความสัมพันธ์โดยตรงกับความชอบของสารตั้งต้นในสิ่งแวดล้อม[ 3 ]ในสภาพแวดล้อมที่มีทรัพยากรสูง โคปิโอโทรฟจะมีวิถีชีวิตแบบ "อิ่มและอดอยาก" [ 4 ]พวกมันใช้สารอาหารที่มีอยู่ในสิ่งแวดล้อมอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้สารอาหารหมดไปและบังคับให้พวกมันอดตาย[ 4 ]ซึ่งเป็นไปได้โดยการเพิ่มอัตราการเจริญเติบโตด้วยการดูดซับสารอาหาร[ 5 ]อย่างไรก็ตาม เมื่อสารอาหารในสิ่งแวดล้อมหมดไป โคปิโอโทรฟจะดิ้นรนเพื่อเอาชีวิตรอดเป็นเวลานาน[ 6 ] โคปิโอโทรฟไม่มีความสามารถในการตอบสนองต่อการอดอยาก[ 6 ]มีการตั้งสมมติฐานว่านี่อาจเป็นลักษณะที่สูญหายไป[ 6 ]อีกความเป็นไปได้หนึ่งคือจุลินทรีย์ไม่เคยวิวัฒนาการเพื่อเอาชีวิตรอดในสภาวะสุดขั้วเหล่านี้[ 6 ]โอลิโกโทรฟสามารถแข่งขันกับโคปิโอโทรฟได้ดีกว่าในสภาพแวดล้อมที่มีสารอาหารต่ำ[ 6 ]ส่งผลให้สภาวะที่มีสารอาหารต่ำคงอยู่เป็นเวลานาน ทำให้โคพิโอโทรฟดำรงชีวิตได้ยาก[ 6 ]โคพิโอโทรฟมีขนาดใหญ่กว่าโอลิโกโทรฟและต้องการพลังงานมากกว่า จึงต้องการความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่มากขึ้นเพื่อความอยู่รอด[ 6 ]
โคปิโอโทรฟสามารถเคลื่อนที่ได้[ 2 ]โคปิโอโทรฟอาจมีออร์แกเนลล์ภายนอก เช่น แฟลเจลลา ที่ยื่นออกมาจากเซลล์ของจุลินทรีย์เพื่ออำนวยความสะดวกในการเคลื่อนที่[ 5 ]โคปิโอโทรฟยัง สามารถเคลื่อนที่ตาม สารเคมีได้หมายความว่าพวกมันสามารถตรวจจับสารอาหารในสิ่งแวดล้อมได้[ 7 ]สิ่งเหล่านี้ช่วยให้จุลินทรีย์เดินทางไปยังแหล่งอาหารที่อยู่ใกล้เคียงได้อย่างรวดเร็ว[ 7 ]การเคลื่อนที่ตามสารเคมียังช่วยให้สิ่งมีชีวิตสามารถเดินทางออกจากสารประกอบที่จำกัดได้[ 7 ]มีหลายวิธีในการเคลื่อนที่ตามสารเคมีในสิ่งมีชีวิตเหล่านี้[ 7 ]ซึ่งรวมถึงกลยุทธ์ "วิ่งและหมุน" ซึ่งสิ่งมีชีวิตจะเลือกทิศทางในการเคลื่อนที่แบบสุ่ม[ 7 ]อย่างไรก็ตาม หากมันรับรู้ว่าความเข้มข้นลดลง พวกมันจะหยุดและเลือกทิศทางแบบสุ่มอื่นเพื่อเดินทาง[ 7 ]กลยุทธ์อีกอย่างหนึ่งคือ "วิ่งและย้อนกลับ" ซึ่งสิ่งมีชีวิตจะวิ่งเข้าหาสารอาหาร[ 7 ]หากสังเกตเห็นว่าความชันลดลง มันจะเคลื่อนกลับไปยังตำแหน่งที่มีความชันมากกว่าและมุ่งหน้าไปในทิศทางอื่นจากตำแหน่งใหม่นี้[ 7 ]
จุลินทรีย์โคปิโอโทรฟิกตอบสนองต่อสารอาหารในสภาพแวดล้อมได้อย่างรวดเร็วด้วยการเคลื่อนที่และเคโมแท็กซิส[ 2 ]ด้วยความช่วยเหลือของกลไกเหล่านี้ โคปิโอโทรฟสามารถเดินทางไปยังและอยู่ในบริเวณที่มีสารอาหารหนาแน่นได้นานพอที่ระบบควบคุมการถอดรหัสจะเพิ่มการแสดงออกของยีน[ 5 ]ซึ่งจะช่วยให้พวกมันเพิ่มกระบวนการเผาผลาญในบริเวณที่มีสารอาหารสูง ทำให้พวกมันสามารถเจริญเติบโตได้สูงสุดในบริเวณเหล่านั้น[ 5 ]
ลักษณะการเจริญเติบโต
โคพิโอโทรฟมีลักษณะเด่นคือมีอัตราการเติบโตสูงสุดที่สูง[ 8 ]อัตราการเติบโตที่สูงนี้ทำให้โคพิโอโทรฟมีจีโนมและขนาดเซลล์ที่ใหญ่กว่าโอลิโกโทรฟ[ 2 ]
จีโนมโคพิโอโทรฟิกประกอบด้วยโอเปรอนอาร์เอ็นเอไรโบโซมมากกว่าจีโนมโอลิโกโทรฟิก[ 8 ]โอเปรอนอาร์เอ็นเอไรโบโซมมีความสัมพันธ์เชิงเส้นกับอัตราการเติบโต[ 7 ] [ 8 ]โอเปรอนอาร์เอ็นเอไรโบโซมมีหน้าที่ในการแสดงออกของยีนเป็นกลุ่ม[ 9 ]ปริมาณไรโบโซมที่มากขึ้นช่วยให้เติบโตได้เร็วขึ้น[ 8 ]โอลิโกโทรฟมีโอเปรอนอาร์เอ็นเอไรโบโซมหนึ่งตัว ในขณะที่โคพิโอโทรฟสามารถมีโอเปรอนได้มากถึงสิบห้าตัว[ 9 ]
โคพิโอโทรฟมีแนวโน้มที่จะมีประสิทธิภาพการใช้คาร์บอนต่ำกว่าโอลิโกโทรฟ[ 10 ]นี่คืออัตราส่วนของคาร์บอนที่ใช้ในการผลิตชีวมวลต่อคาร์บอนทั้งหมดที่สิ่งมีชีวิตบริโภค[ 10 ]ประสิทธิภาพการใช้คาร์บอนสามารถใช้เพื่อทำความเข้าใจวิถีชีวิตของสิ่งมีชีวิต ไม่ว่าพวกมันจะสร้างชีวมวลเป็นหลักหรือต้องการคาร์บอนสำหรับพลังงานในการบำรุงรักษา[ 10 ] [ 11 ] พลังงานมีความจำเป็นสำหรับวิถีชีวิตแบบโคพิโอโทรฟ ซึ่งรวมถึงการเคลื่อนที่และเคโมแท็กซิส[ 12 ]พลังงานนี้อาจถูกนำไปใช้ในการผลิตชีวมวลได้[ 12 ]ส่งผลให้มีประสิทธิภาพต่ำกว่าวิถีชีวิตแบบโอลิโกโทรฟซึ่งใช้พลังงานเป็นหลักในการสร้างชีวมวล[ 12 ]
โคปิโอโทรฟมีผลผลิตโปรตีนต่ำกว่าโอลิโกโทรฟ[ 8 ]ผลผลิตโปรตีนคือปริมาณโปรตีนที่สังเคราะห์ต่อ O2 บริโภค[ 8 ]ซึ่งเกี่ยวข้องกับโอเปรอน RNA ไรโบโซมที่สูงกว่าด้วย[ 8 ]โดยรวมแล้ว โคปิโอโทรฟสร้างโปรตีนได้มากกว่าโอลิโกโทรฟ แต่เนื่องจากประสิทธิภาพการใช้คาร์บอนของโคปิโอโทรฟต่ำกว่า จึงผลิตโปรตีนได้น้อยลงต่อกรัม O2 สิ่งมีชีวิตบริโภค[ 8 ]